JP2931348B2 - 慣性空間中の目標の位置および速度を決定する方法およびシステム - Google Patents

慣性空間中の目標の位置および速度を決定する方法およびシステム

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JP2931348B2 JP1506260A JP50626089A JP2931348B2 JP 2931348 B2 JP2931348 B2 JP 2931348B2 JP 1506260 A JP1506260 A JP 1506260A JP 50626089 A JP50626089 A JP 50626089A JP 2931348 B2 JP2931348 B2 JP 2931348B2
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    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は追跡および案内システムに関する。特に、本
発明はレーダ追跡システム等のためのデータ処理システ
ムおよび技術に関する。
本発明はここでは特定の適用の実施例を参照して記載
されているが、本発明はそれに限定されるものではない
ことが理解されなければならない。当業者はここにおい
て本発明の技術的範囲内の付加的な修正、適用および実
施例を認めるであろう。
［従来の技術］ 目標上に正確な追跡ファイルを維持する追跡システム
に対して、システムは目標の位置および移動に関して規
則的な間隔でデータを受信しなければならない。残念な
がら多くの理由により、このような情報は常に継続ベー
スで利用できるとは限らない。追跡データの流れが断続
的であったり、或は中断されたりした場合に、通常の追
跡システムは目標の手掛りを決定するために必要な全て
のパラメータ（例えば、距離、距離変化率およびアスペ
クト角度）を測定することができず、したがってこれま
では単に目標がある“不確定な領域”内に存在しなけれ
ばならないということに基づいて動作されていた。この
問題は、このようなデータが長時間にわたって利用でき
ない場合に特に決定的になる。
［発明の解決しようとする課題］ 通常のシステムは想定される最も離れた目標移動位置
として目標の操縦による移動の最も大きい距離を採用し
てこの距離を不確定領域の境界として不確定領域を想定
するが、このような方法では結果的に不確定領域が大き
くなり過ぎることが多い。これはまたデータの損失を生
じ、目標探索時間を過度に長いものとする。さらにこれ
は商業用および軍事用として使用する場合に複合目標の
弁別およびそれに関連する面倒な問題を生成する。最初
に目標を捕捉して多パラメータ探索（すなわち距離、距
離変化率、および可能であれば角度）を使用する場合に
はシステムの複雑性を最小にするために不確定領域の境
界は移動する可能性のある目標の操縦による運動の範囲
内で最小にされるべきである。
したがって、目標追跡データを獲得して使用すること
を妨げないように中断された場合に生じる不確定領域を
最小のものとするようなシステムおよび技術が必要とさ
れている。
本発明の目的は、上記のような技術上の要求を満足さ
せることのできる慣性空間における目標の位置および速
度を決定する改良された技術を提供することである。
［課題解決のための手段］ 本発明は、実際の目標の操縦による移動を評価するた
めに距離、距離変化率、および角度の測定値の任意の組
合わせを利用し、また従来技術のような目標の操縦によ
り進行方向を変えたとき生じ得る最も大きい移動が生じ
た状態を仮定してそれにより不確定領域を設定するので
はなく、得ることができないパラメータについてもそれ
に対する影響を利用することによって不確定領域を小さ
くするものである。すなわち、目標データは目標の移動
方向の角度を評価するために使用される。不確定領域の
主要な原因は目標の視線に対して垂直方向への加速度で
あるため、未知の目標の加速度を全くの未知状態ではな
く追跡中の目標角度の知識を実際の追跡に利用する。し
たがって本発明によれば目標追跡は非常に容易でかつ正
確なものとなる。
本発明は、互いに直交する３つの座標軸を有する座標
系を基準とする慣性空間中における目標の位置および速
度を決定する方法において、（ａ）目標を追跡して慣性
空間中の座標軸を基準とする３つの直交する速度成分を
生成するステップと、（ｂ）直交する３つの速度成分の
二乗の和の平方根を生成することによって慣性空間の基
準座標中の目標のスカラ速度VTを計算するステップと、
（ｃ）追跡データが利用できる場合には、前記直交する
速度成分の中の視線に沿った速度成分とスカラ速度VTと
の比のアークコサインとしてプラットフォームと目標と
を結ぶ視線に対する目標の速度ベクトルの方向の角度で
あるアスペクト角度βcueを計算するステップと、
（ｄ）追跡データが利用できない場合には、追跡データ
が利用できなくなる前に得られたスカラ速度VTおよび前
に得られた目標のアスペクト角度値を用いてスカラ速度
VTおよびアスペクト角度を推定し、この推定により得ら
れたスカラ速度VTおよびアスペクト角度を視線に対して
垂直方向の目標の生じ得る最大加速度能力aT(max)と組
合わせて使用することによって目標のアスペクト角度の
不確定領域を生成して実際の目標の操縦による運動の影
響を評価するステップを含むことを特徴とする。
［図面の簡単な説明］ 第１図は、目標のプラットフォームに関する位置およ
び移動のベクトル表示である。
第２図は本発明の方法の機能ブロック図である。
第３図は目標のスカラ速度およびアスペクト角度が計
算される本発明の方法の原理を示すフローチャートであ
る。
第４図は一定の加速下にある目標のプラットフォーム
に関する位置および運動のベクトル表示である。
第５図は最小および最大距離予測の目標軌道（目標加
速結果）を示す。
第6A図および第6B図は、距離と距離変化率パラメータ
の反復計算に対する角度制限を有する本発明の加速目標
モデルの方法のフローチャートである。
第7A図および第7B図は、観測角度制限を有する角度パ
ラメータを計算する本発明の加速目標モデルの方法原理
のフローチャートである。
第８図は、本発明の各タイプの測定に対して距離およ
び距離変化率の不確定入力とその積分を制御する方法の
フローチャートである。
［発明の実施形態］ 本発明は、空中の目標についての指示、すなわち慣性
空間中のレーダにおける目標の位置および速度の決定を
行う方法およびそれに使用されるシステムに関するもの
である。
本発明は以下の仮定に基づいて慣性空間中のレーダに
おける目標の位置および速度の決定を行うものである。
（ｉ）最小限最初のある程度の期間中において、慣性空
間における目標位置および速度を示す目標パラメータの
完全な１組が得られている。
（ii）目標スカラ速度は本質的に飛行中一定であり、著
しい縦方向の加速は存在しない。
（iii）目標が進行方向を変えたとき最も大きく移動す
る視線に垂直な方向に対する加速度は予め知られてい
る。
（iv）追跡しているレーダの設置されたプラットフォー
ムの速度および姿勢のパラメータは正確に知られてい
る。
（ｖ）上記（ｉ）で得られている目標の全ての測定パラ
メータの正確度についての評価が得られている。
（vi）システムの追跡機能によって角度測定値が得られ
る場合にプラットフォームから目標への視線に対するア
ンテナ視線の一致が維持されている。
なお、角度測定値が得られない場合にはそれに基づい
て位置を推定する。また目標が得られない期間中は不確
定領域に対して最も大きく移動する操縦状態として不確
定領域を設定する。
本発明の方法の重要な特徴は測定時目標のスカラ速度
VTおよびアスペクト角度βを評価するために全ての利用
可能な測定データを使用することである。すなわち本発
明では目標のスカラ速度VTおよび目標のアスペクト角度
βが知られ、追跡データの瞬間的な損失が発生した場
合、目標が加速したときにアスペクト角度βを変化する
（特に飛行中の目標に対して該当する）と仮定するなら
ば、βは再度計算されることができる。目標スカラ速度
VTは一定であると仮定しているため新しい目標指示は最
小の不確定領域で与えられる。
本発明について以下３つのセクションにおいて説明す
る。まず第１のセクションにおいて、上記の仮定によ
り、追跡データは急激な変化は生じない条件で目標のス
カラ速度VTおよびアスペクト角度βがどのようにして計
算されるかが明らかにされる。
次に第２のセクションにおいて、有効な追跡データを
得ることができない期間中において、目標が加速してい
るモードであり、目標の操縦による加速による最大の移
動が行われる（最悪の場合）という仮定を使用して、距
離変化率およびアスペクト角度評価、すなわち限界（最
大または最小の限界）に関する目標の位置決定が行われ
る。最後に第３のセクションにおいて、目標とプラット
フォームとの距離の変化率の測定における不正確さによ
る距離変化率の不正確さが決定されて加速された目標の
モデル距離変化率パラメータと組合わせられ、目標を含
む全体的な距離変化率の不正確なインターバルが決定さ
れる。プラットフォームと目標との間の距離の変化率の
不正確度は別々に積分されて距離の不正確さを決定し、
それから加速されている目標のモデルの距離パラメータ
と組合わせて全体的な距離の不正確なインターバルを決
定する。
入力データによる目標指示の計算 第１図は、慣性空間中の点Ｐで示されたプラットフォ
ーム位置に対する点Ｔで示された操縦されない目標の位
置および運動のベクトル表示を示している。ここで「操
縦されない目標」とはその飛翔経路の変化が意図的に制
御されることなく行われる目標であり、例えば純粋に弾
道学で計算される経路にしたがった運動をするような目
標を意味するものである。アンテナは指示された目標を
追跡していると考えることができるから、計算のために
選択された慣性空間の基準座標はアンテナの座標と一致
しており、その座標のＸ軸がプラットフォームと目標と
を結ぶ視線（LOS）と一致し、座標のＹ軸が第１図の紙
面およびＸ軸に垂直であり、このＹ軸は第１図の紙面か
ら下方に向く方向で正である。座標のＺ軸はこれらＸ軸
およびＹ軸に垂直であり、第１図で視線（LOS）の上方
に向く方向が正である。Ｔはアンテナ座標における目
標の速度を表すベクトルであり、VTはその大きさ、すな
わちスカラ速度である。それは視線（LOS）に対するア
スペクト角度βの最初に測定された値である決定された
βcue、視線に沿った、すなわちＸ軸方向の速度成分VTX
および視線に垂直な方向の速度成分VTcを有する。VTcは
Ｙ軸およびＺ軸方向の速度成分をそれぞれVTY、VTZとす
ると、 VTc＝（VTY 2＋VTZ 2）1/2 となるが、簡単にするために、第１図ではＹ軸に沿った
速度成分VTYは０とされているのでこの場合VTc＝VTZで
ある。
プラットフォームは点Ｐにあり、大きさVpの速度ベク
トルｐは視線（LOS）に沿った方向の成分VPXおよび視
線に垂直方向の速度成分VPcを有する。VTcと同様に、V
Pcは、Ｙ軸およびＺ軸方向の速度成分をそれぞれVPY、V
PZとすると、 VPc＝（VPY 2＋VPZ 2）1/2 となるが、Ｙ軸に沿った速度成分VPYは０であるので、V
PcはＺ軸に沿った成分VPZに等しい。なお、第１図で
は、時点Ａにおける状態であることを示すために各サフ
ィックスにＡがつけられている。すなわち、VTはVTA、V
PはVPA、またそれらの速度成分VTX、VTY、VTZはそれぞ
れVTXA、VTYA、VTZAとして示され、また、VPX等はVPXA
等で示されている。この第１図に示された操縦されない
場合はVPcがVTcに等しくない（すなわちVPZとVTZが等し
くない）場合の時間ｔ＝T0のある時点Ａからの距離およ
び角度のパラメータの追跡の幾何学的解析およびそれに
基づいた予測を示すものである。
以下の式は、プラットフォーム測定パラメータに関し
て目標パラメータを定めるものであり、それにおいて、
RPTは目標とプラットフォームとの間の距離であり、
RPT′はその距離RPTの変化率であり、θAZ′は視線角速
度θ′の方位角成分であり、θEL′はその上下角成分で
ある。
VTXA ＝RPT′＋VPXA ［１］ VTYA ＝RPT×θAZ′＋VPYA ［２］ VTZA ＝RPT×θEL′＋VPZA ［３］ VTA ＝（VTXA 2＋VTYA 2＋VTZA 2）1/2 ［４］ ＝（VTXA 2＋VTc 2）1/2 βcue＝cos-1（VTX/VT） ＝sin-1［（VTXA 2＋VTzA 2）1/2/VTA］ ＝sin-1（VTc/VTA） ［５］ 第２図は本発明の方法の機能的ブロック図10を示す。
目標速度データが利用できる場合、目標スカラ速度VTお
よびアスペクト角度βcueはブロック12において上記の
式［４］および式［５］にしたがって計算されることが
できる。第２図の機能的ブロックにおいて、距離RPT、
距離変化率RPT′および視線角速度θ′は慣性空間にお
ける目標スカラ速度VTおよびアスペクト角度βcueを計
算するように目標速度ベクトルTAおよびプラットフォ
ーム速度ベクトルPAと共に入力される。
第１図においてアスペクト角度βは視線（LOS）の目
標Ｔを越えて遠ざかる側の部分と目標の速度ベクトル
Ｔとの間の角度として示されている。このようにすれば
目標の速度ベクトルのＸ軸成分VTXAはVTcosβcueである
から、第１図のようにプラットフォームＰに近付く場合
にはマイナス（−）であり、遠ざかる場合にはプラス
（＋）となり、距離RPTの変化方向と対応させることが
できる。
第３図は、目標速度およびアスペクト角度が計算され
る本発明の方法を示すフローチャートである。このフロ
ーチャート30に示されているように、有効な目標速度デ
ータが得られるならば、目標速度およびアスペクト角度
の計算がブロック40で実行される。この測定された目標
速度データが時間ｔ＝T0で得られるならば、時間T1にお
ける目標の位置は以下の式にしたがって推定することが
できる。
RPT（T1）＝｛［RPT（T0）＋ RPTXA′（T1）（T1−T0）］２＋ ［（RPTcA′（T1）（T1−T0）２｝1/2 ＝｛RL 2＋Rc 2｝1/2 ここで、RPTXA′（T1）はＸ軸方向の相対速度成分で
あり、RPTcA′（T1）はそれに対して垂直方向の速度成
分である。またRL、Rcは目標の位置まで距離のアンテナ
軸、すなわちＸ軸に沿った方向の成分およびそれに垂直
な方向の成分であり、次のように表すことができる。
RL＝RPT（T0）＋RPTXA′（T1）（T1−T0） Rc＝RPTcA′（T1）（T1−T0） 同様に、時間T0における目標の回転変位に対する時間
T1における視線の回転角度変位θは次のように定められ
る。
θ＝tan-1（Rc/RL） 目標の操縦による移動がない場合、レーダの追跡アン
テナは追跡システムの指向方向エラーを表すこの角度θ
がゼロになるように視線速度で回転する。これは一般的
な場合を表している。しかしながら目標データが得られ
ない期間中に目標の操縦による移動がないとは限らな
い。それ故、そのような場合には不確定領域は最近に得
られた有効な目標追跡データのセットを使用し、最大加
速度による移動が存在すると仮定して計算される。
加速している目標モデル 第２図の加速している目標モデル14は、知られていな
い目標の加速度のために距離の不確定領域境界R
PTa(max)、RPTa(min)、距離変化率不確定領域境界R
PTa(max)′、RPTa(mix)′、および視線角度の不確定領
域境界θmaxおよびθminをそれぞれ提供するように機能
する。不確定領域境界とは変動する範囲の最大値である
maxと最小値であるminのことである。なお、サフィック
スａは加速している場合であることを示すために付加し
た記号であり、例えばRPTaは加速している目標モデルの
場合のRPTを示している。計算が行われるとき、追跡デ
ータが得られなくなる前に得られた目標スカラ速度VTお
よびアスペクト角度βcue、距離RPTのデータ、最大加速
度aT(max)、およびプラットフォーム速度ベクトルPA
が入力として与えられる。この最大加速度aT(max)は航
空機の操縦による目標の加速度の運動方向に垂直な方向
の加速度成分aTの想定される最大加速度である。以下に
示されるように、本発明による距離および距離変化率の
評価は目標速度およびアスペクト角度の評価において従
来の技術によって与えられるものよりも小さい境界範囲
を提供する。
第３図を再び参照すると、追跡データ流が中断された
場合、本発明の動作は決定ステップ34からの“目標速度
データなし”（ノー）に対応したパス38に沿って進行す
る。次に、本発明の方法は有効な視線（LOS）速度測定
データθ′が決定ステップ42で利用できるかどうかを確
認する。イエスの場合、ブランチ44によりブロック48に
おいて本発明は目標追跡から視線（LOS）速度θ′の方
位角成分θAZ′および上下角成分θEL′を使用して計算
する。これらの値は、それぞれ上記の式［２］および
［３］にしたがって目標速度成分VTYAおよびVPZAを提供
するために距離RPTおよびプラットフォーム速度値VPYA
およびVTZAと共に使用される。次に、これらの値は式V
Tc 2＝VTYA 2＋VTZA 2にしたがってVTcを計算するために使
用される。決定ステップ50において、有効な距離変化率
データRPT′が利用できる場合、それは上記の式［１］
を使用して速度ベクトルのＸ軸成分VTXAを計算するため
に使用される。速度ベクトルのＸ軸成分VTXAはVTcと組
合せられてVTAを計算し、これを新しい目標速度評価VT
として設定する。次に、この新しい目標速度評価値であ
るスカラ速度VTは式［５］を使用してβcueを計算する
ために使用される。有効な距離変化率測定データが50に
存在しない場合には、βcueは前のVTの値に基づいて計
算される。
決定ステップ42に戻ると、利用できる視線（LOS）速
度測定データθ′がない場合、動作はノーのブランチ46
に進み、決定ステップ60において本発明の方法は距離変
化率RPT′のデータの利用可能性について検査を行う。
この距離変化率RPT′のデータが利用できる場合にはブ
ロック66で式［１］にしたがって新しいＸ軸目標速度成
分を計算するために使用される。次に、この成分は、式
［５］にしたがってβcueを計算するために使用され
る。利用できる有効な距離変化率RPT′のデータがない
場合には、ブロック64においてシステムは前に得られた
値に基づいて新しい計算のためのスカラ速度およびアス
ペクト角度を推定する。
目標スカラ速度およびアスペクト角度値は距離、距離
変化率、および加速している目標モデル（第２図のブロ
ック14）からの視線方向エラー（視線角度変化）出力θ
を得るために使用される。これらの値は以下のように計
算される。
最初に、目標が加速した場合、それによってそのアス
ペクト角度βが変化して次のようなアスペクト角速度
β′を生成する。
β′＝aT(max)/VT ［６］ 前述のようにaT(max)は航空機の操縦による目標の運
動方向に対して垂直方向の最大加速度である。これは速
度ベクトルＴが第１図の点Ａから最大の負の加速度に
対して点Ｂに移動し、最大の正の加速度に対して点Ｃに
移動することによって目標のアスペクト角度βを変化さ
せる。点ＢおよびＣにおいて目標速度はそれぞれ速度ベ
クトルT(min)およびT(max)で示され、アスペクト角
度βの境界値βminおよびβmaxは以下の式で表されてい
る。
βmin＝βcue−β′・（ΔＴ） ［７］ βmax＝βcue＋β′・（ΔＴ） ［８］ ここでβ′はアスペクト角度の変化角速度であり、Δ
Ｔは適切な大きさの短い時間である。βcueは計算を開
始するときに前の測定で決定されているアスペクト角度
であり、以下開始時のアスペクト角度と言う。目標の加
速度の極性は知られていないため、距離変化率の計算は
以下のようにβ′・（ΔＴ）の可能な両極性、すなわち
最小および最大の両目標アスペクトに対して実行され
る。
目標速度ベクトルT(min)およびT(max)はそれぞれ
負および正方向のアスペクト角度βminおよびβmaxを有
し、それは開始時のアスペクト角度βcueからβ′・
（ΔＴ）の変位を有している。目標速度ベクトル
T(min)およびT(max)はそれぞれデータ遮断期間中に目
標の生じ得る最大の可能な変位を表し、それぞれV
TXA(min)およびVTXA(max)の視線成分を有する。第４図
は、設定が継続することを許された計算である場合の一
定の目標加速状況下における追跡の幾何学的解析を示
す。
第１図を参照すると、視線に沿った距離変化率RL′は
目標とプラットフォームの視線に沿った速度成分VTXAお
よびVPXAの差として定められている。
RL′＝VTXA−VPXA ［９］ 上記のような速度成分の最小および最大値で置換する
ことによって、視線に沿った距離変化率RL′の対応した
最小および最大値を生成される。これらの最小および最
大の値によって定められ距離に対する距離変化率RL′を
積分してそれを最初の距離位置R0＝RPTに加算すること
により、それぞれ最小および最大の視線距離値RL(min)
およびRL(max)が得られる。
第１図において、視線角速度θ′は次のように与えら
れる。
θ′＝（VTc−VPc）/RPT ［10］ ここで、視線に対して垂直方向の速度成分VTcとVPcが
等しい場合、視線角速度θ′は０に等しいことが理解で
きるであろう。
したがって、目標が進行方向に対して横方向に加速し
たときアスペクト角度が変化する。それは視線に対して
垂直方向の速度成分VTcの値を変化させることは明らか
である。本発明はこのような目標の加速状態を評価する
ために目標捕捉の中断等によるデータの中断に応答して
視線角速度θ′を生成することによって不確定領域を推
定するものである。
これに関して、目標設定の際に、視線の角速度θ′の
変化および視線に沿った距離変化率の変化が生じるた
め、視線に垂直な方向の速度成分VTcの値を知る必要が
ある。視線に垂直な方向の距離変化率Rc′は以下の式
［11］によって近似される。
Rc′＝VT（sin β）−VPc ［11］ ここで、VT（sin β）は目標の視線に対して垂直方向
の速度成分VTcの評価値である。式［11］におけるβを
その変化の境界値であるβminおよびβmaxで置換するこ
とによってデータ中断期間中における基準座標中の視線
に対して移動する可能性がある目標の移動距離範囲の限
界値が与えられる。したがって、式［９］および［11］
はそれぞれ視線（LOS）に沿った方向および視線（LOS）
に垂直な方向における距離変化率を与える。以下におけ
る式［12］および［13］は、距離RPTの計算を容易にす
る。全体距離RPTは次のように与えられる。
RPT＝（Rc 2＋RL 2）1/2 ［12］ 式［12］を微分すると、 dRPT/dt＝（1/2）・（2Rc′Rc＋RL′2RL）/RPT ＝（Rc′Rc＋RL′RL）/RPT となる。ここでRc＝Rc＋Ｒ′ｃ（ΔＴ）である。したが
って、新しく計算された時点（ｉ＋１）と前の時点
（ｉ）の変化としてこの値を使用すれば、新しく計算さ
れた距離変化率RPTi+1′は次式で与えられる。
RPTi+1′＝（Rc′Rci＋RL′RLi）/RPTi ［13］ この式は、時点（ｉ＋１）において新しく計算された
距離変化率RPTi+1′は視線（LOS）に垂直な方向の距離
変化率Rc′と視線（LOS）に垂直な方向における時点
（ｉ＋１）の直ぐ前の時点（ｉ）において計算した距離
値Rciとの積と、視線（LOS）に沿った距離変化率RL′と
視線（LOS）に沿った前の時点（ｉ）において計算した
距離値RLiとの積とを加算し、その和を前の反復に対し
て計算された全体距離RPTiで割ったものに等しいことを
示している。この式で与えられたアスペクト角度に対し
て、Rc′は仮定された未知の目標設定に対して式［11］
を使用して計算され、RL′は式［９］を使用することに
よって計算され、Rc′はRcを提供するように累算、すな
わち積分され、RL′はRLを提供するようにもとの距離R
PTから累算される。また最初に与えられた距離RPTは計
算を開始したときの距離RPTiを与えるから、全体距離R
PTは式［13］を積分することによって得られる（このよ
うにして得られた全体距離は視線（LOS）に沿った距離
成分およびそれに垂直な方向の距離成分を考慮したもの
である）。最小の距離変化率値を使用して計算して得た
全体距離は最小距離を提供し、一方最大の距離変化率値
を使用して計算して得た全体距離は最大距離を提供す
る。
アスペクトの限定 推定時間間隔が自由に増加させることが許されるなら
ば、RPT′のパラメータの値は、個々の成分の周期的性
質のために振動性である。これは、一定の目標加速下に
おける追跡の幾何学的解析の一例を表した第４図に示さ
れている。正の横方向加速を維持すると仮定した場合の
目標は視線（LOS）の下に示されたような振動軌道200を
有し、一方負の横方向加速を維持すると仮定した場合の
目標は視線（LOS）の上方に示されたような振動軌道202
を有する。明らかにこれは目標位置および軌道に関して
あいまい性を生成する。すなわち、目標が振動軌道200
と202のいずれに沿って移動するかは目標の操縦者によ
って決められることであり予測できないために軌道200
と202のいずれであるかを決定することはできない。し
たがって、本発明では第１図に示されたアスペクト角度
βminおよびβmaxを有する２つの速度ベクトルTminと
Tmaxの間の範囲を不確定範囲として選択している。こ
の範囲をできるだけ狭い範囲としてサーチを容易にする
ために、本発明の方法ではβ′・（ΔＴ）を連続的に計
算して、RPT′の傾斜が変化するまでそれを続ける。こ
れは第５図に示されている。例えば、最小距離に対する
アスペクト角度の回転は点Ａで停止され、連続的に加速
されている状態で投影された最小距離が点Ｂに示され、
実際の投影された最小距離軌道は点Ｃに示されている。
同様に、対応した点は連続した負の横方向の加速が第２
の軌道202として示されている。距離変化率パラメータ
の傾斜が変化するときは操縦が終了するときであるとす
る論理が与えられている。これは当業者によって容易に
実現されることができる。例えば、第6A図および第6B図
は距離および距離変化率パラメータの反復的な計算が加
速目標モデル14によって仮定された設定加速の終了点、
すなわちアスペクト角度の回転限界点を決定するために
実行されるルーチンのフローチャート300を示してい
る、 第6A図および第6B図のフローチャート300について説
明すると、第6A図のブロック304において式［11］のsin
βの最大および最小の限界であるsinβmaxとsinβminが
計算される。なお、以下の各図において使用される最後
のサフィックスｏは“old"を表し、計算を開始するとき
にすでに得られている値を示している。sinβminおよび
sinβmaxはブロック304に示されているように、すでに
得られている前の値のcosβminoおよびcosβmaxoを使用
して、 sinβmin＝sinβmino−β′cosβmino sinβmax＝sinβmaxo−β′cosβmaxo として計算される。次に、このようにして得られたsin
βmaxとsinβminを使用してブロック306において式［1
1］によりRC(maX)′とRc(min)′が計算され、また、R
L(max)′とRL(min)′が式RL＝VTcosβ−VPXを使用して
計算される。次に、ブロック308でこれらの計算された
値を使用して加速時の垂直方向距離変化率RPTa′の最大
および最小限界値が式［13］によって計算される。判定
ステップであるブロック310においてこのようにして得
られたRPTa(max)′が最初の値であるRPTa(max)o′以上
か否かが検査され、ブロック312でβminが決定される。
同様に第6B図のブロック314において得られた
RPTa(min)′が最初の値であるRPTa(min)o′以上か否か
が検査され、ブロック316でβmaxが決定される。その
後、ブロック318において式［13］について説明した積
分が行われる。積分は例えばブロック318に示されてい
る式 Rc(min)＝Rc(min)o＋Rc(min)o′・（ΔＴ） について式［13］について説明したように得られたR
c(min)を新しいRc(min)oとして順次計算することによっ
て行われる。
この方法によって、ｔ＝０における未知の設定を開始
する目標に対する距離変化率の絶対的最小および最大値
が計算され、これらの距離変化率の積分は距離の最小お
よび最大値を提供する。次に、β′・（ΔＴ）の累算さ
れた値がβminおよびβmaxを提供するために上記の式
［７］および［８］にしたがって使用される。
（βminおよびβmaxに対して別々の基準。） アスペクト計算に関して類似している方法によって目
標指向方向（視線方向）に対するエラー値に対して行わ
れる。目標設定による視線（LOS）角度エラーθは次の
式で与えられる。
θ＝tan-1（Rc/RL） ［14］ ここで、RcおよびRLは前述したようなＸ軸方向および
それに垂直な方向の距離成分である。この計算は、連続
したアスペクト角度の変化率の値が最大にされるまで連
続され、値が最大になった時点で終了される。第7A図お
よび第7B図は、視線（LOS）角度エラーθの限界（最
大、最小）が加速目標モデル14による視線に垂直方向の
加速終了（アスペクト回転限界）を含む仮定された設定
目標に対して計算されるルーチンのフローチャート400
を示す。
このフローチャート400について説明すると、第7A図
のブロック404,406は第6A図のブロック304,306と同様に
式［11］によりRC(maX)′とRc(min)′が計算される。ま
たブロック408に示されるようにRc′−Rco′＋VPc−V
PcoおよびRL′−RLo′＋VPX−VPXoの最大および最小を
それぞれAmaxとAminおよびBmaxとBminとして、Amaxおよ
びBmaxを使用してブロック410,412,414でβminを決定
し、またAminおよびBminを使用して第7B図に示されたブ
ロック416,418,420でβmaxを決定する。その後ブロック
424および426においてθminおよびθmaxの値が次のよう
に与えられる。
θmin＝tan-1（Rc(min)/RL(min)) θmax＝tan-1（RC(maX)/RL(maX)) βminおよびβmaxの値は、βcueが計算に使用された
測定のタイプに関わらず計算されるときには必ずβcue
に設定される。このβcueが設定された最初の時点で
は、βcueの計算は未知の目標設定の積分の評価したも
のであり、加速度の影響はまだ存在しないので距離変化
率RPT′の最小および最大値はまた等しい。しかしなが
ら、実際の目標設定ヒストリィは分かっていないので、
距離測定が入力された場合には距離評価としてはそれを
採用して更新される。すなわち、RPTa(min)およびR
PTa(max)の値は測定値に設定される。
以上説明したような方法により目標が視線から最も大
きく離れるように移動した場合の目標の存在範囲を設定
するための距離、距離変化率、および視線角度変化およ
びアスペクト角度の不確定範囲の境界が決定される。
距離および距離変化率不確定計算 上記の計算は、計算データが完全であると仮定して行
われた。しかしながら、本発明は、測定されたパラメー
タにおける不正確さによる不確定性を含む技術を提供す
るものである。
距離および距離変化率パラメータの測定が行われない
場合、距離変化率の不確定に対する目標補正および距離
変化率の不確定に対するプラットフォーム補正を決定す
るために目標により生じる距離変化率の不確定とプラッ
トフォームにより生じる距離変化率の不確定とについて
別々の計算が行われる。これらのパラメータは、指定さ
れた目標を含む全体的な距離変化率の最大値と最小値と
の間隔を決定するために加速モデル距離変化率パラメー
タと結合される。プラットフォームおよび目標補正はま
た距離不確定誤差を決定するために別々に積分され、そ
の後全体的な距離間隔を決定するために加速目標距離パ
ラメータに結合される。これらの動作は第２図の機能的
ブロック20,22および24において行われる。すなわち、
目標の距離変化率の不確定誤差（標準偏差）σＲ′Ｔは
第２図のブロック22で計算されて出力され、一方プラッ
トフォームの距離変化率の不確定誤差（標準偏差）σ
Ｒ′Ｐは第２図のブロック20で計算され出力される。こ
れらの不確定誤差σＲ′ＴおよびσＲ′Ｐは第２図のブ
ロック16に供給され、そこにおいて加速目標モデル14か
ら出力された加速目標距離変化率境界RPTa(max)′およ
びRPTa(min)′と結合されてブロック16から出力されるR
PT(max)′およびRPT(min)′を更新する。さらに、プラ
ットフォームおよび目標の距離変化率不確定誤差σ
Ｒ′ＰおよびσＲ′Ｔは目標距離不確定誤差を提供する
ようにブロック24で積分されてσRP、σRTが得られ、二
乗され、加算されて1/2乗される。
σRPT＝（σRP 2＋σRT 2）1/2 ［15］ 距離不確定σRPTは、距離不確定領域の範囲を定める
最大および最小値であるRPT(max)およびRPT(min)を提供
するためにブロック18で加速目標モデル14から出力され
た距離範囲を定める最大および最小値RPTa(max)およびR
PTa(min)と結合される。これらの値RPTa(max)およびR
PTa(min)の平均は距離の最良の評価RPTを提供する。
各タイプの測定に対する距離変化率不確定誤差を有す
る入力およびその積分を制御およびリセットする方法
は、第８図のフローチャート70に示されている。不確定
誤差をデータが利用できる程度間で小さくされた有効な
データは、外部ソースから供給されるデータとしてパス
76に沿って、またはプラットフォームの測定によるデー
タとしてパス90を通って供給される。生のデータが利用
できる場合には不確定誤差パラメータは生のデータの有
効性にしたがって設定される。
決定ステップ78において目標速度データθ′がその不
確定の表示を与えられた場合、イエスの通路80でブロッ
ク82に送られ、そこにおいて視線に沿った目標成分の距
離変化率不確定誤差σＲ′Tcueが視線に沿って得られた
の目標成分は視線に沿って得られた目標成分中の不確定
誤差σＲ′Ｔに設定される。プラットフォーム成分の距
離変化率不確定誤差σＲ′Ｔは視線に沿ったプラットフ
ォーム速度における不確定誤差σVPXに設定される。同
様に、決定ステップ84で目標慣性位置データが与えられ
た場合、ブロック88において距離不確定誤差（エラー）
の目標成分σRPはゼロに設定され、全距離不確定誤差σ
RPT 2は視線に沿った目標位置における時点Ａの不確定誤
差σRTXA 2と視線に沿ったプラットフォーム位置におけ
る不確定誤差σRPXA 2とを合計したものに設定される。
決定ステップ84で距離データが与えられない場合にはリ
セットされて動作は終了（118）する。
σRTおよびσＲ′Ｔの値は、後では外部データまたは
生の測定データだけによってしか修正されることができ
ない目標パラメータの優先度の高い不確定誤差の評価値
である。
利用できる外部ソースからの新しいデータがない場合
は、決定ステップ92に進み生の距離測定が利用できるか
否かが検査される。
生の距離測定が利用できる場合、処理動作はパス98に
よりブロック100に進み、距離不確定誤差はデータの有
効性にしたがって設定される。距離中の全不確定誤差は
計算の便宜上プラットフォームの不確定誤差σRPに含め
られ、したがって不確定誤差の目標成分σRTはゼロに設
定される。次に決定ステップ102に進み、生の距離変化
率データが利用できるか否かが検査される。利用できる
場合（イエス）には距離変化率不確定誤差はデータの有
効性にしたがって設定される。計算の便宜上、距離変化
率不確定誤差のプラットフォーム成分はゼロに設定され
（σＲ′Ｐ＝０）、距離変化率測定全体の不確定誤差は
目標パラメータσＲ′Ｔに割当てられ、これは測定され
た距離変化率測定全体の不確定誤差σＲ′PTである。
生の距離測定が利用できない場合には処理動作はパス
94を介してブロック96に進み、目標による距離不確定誤
差σRTはそれ以前に測定された最後の有効な距離測定か
ら導出された距離変化率の不確定誤差の目標成分σ
Ｒ′Ｔから導出される。すなわち、σRT＝σＲ′Ｔ・Ｎ
・（ΔＴ）である。ここで、ΔＴは反復計算を行う単位
時間であり、Ｎ・（ΔＴ）は最後の生のデータが得られ
た時から測定が行われるまでの単位時間を合計した時間
である。プラットフォームによる距離不確定誤差σ
RPは、以前に測定された最後の生のデータにプラットフ
ォーム距離不確定誤差を積分したものを加算することに
よって決定される。すなわち、ブロック96で示されてい
るようにσRP＝σRPo＋σＲ′Ｐ・ΔＴにより順次計算
される。
生の距離変化率データが利用できない場合には、処理
はパス104を通ってブロック106に進み、プラットフォー
ム距離変化率不確定誤差σＲ′Ｐは、以前に測定された
最後の生のデータのプラットフォーム距離不確定誤差σ
Ｒ′Poに測定の行われない期間のプラットフォームの加
速度不確定誤差σＲ′′Ｐを積分して加算することによ
り決定される（ブロック106に示すσＲ′Ｐ＝σＲ′Po
＋σＲ′′Ｐ・ΔＴ）。
有効な視線（LOS）速度θ′データが決定ステップ112
で利用できる場合、距離不確定誤差および距離変化率不
確定誤差は第２図のブロック12における目標のアスベク
ト角度の計算におけるこのデータの利用方法にしたがっ
て調節される。視線速度データから得られた距離変化率
誤差成分はブロック116において決定され、目標成分σ
Ｒ′Ｔに割当てられる。視線速度データは、距離および
距離変化率測定が利用できないときに導出されるため、
瞬間的な目標距離変化率成分を決定する際にそれを使用
すると、距離および距離変化率不確定のプラットフォー
ム成分はリセットされない。さらに、測定間のインター
バル前に得られた目標の距離変化率不確定誤差による距
離エラーの目標成分は、目標軌道が分かっていないので
現在の目標の方向の角度を知ることによって除去される
ことができない。したがって、距離不確定誤差の目標成
分はプラットフォーム成分に加算され、測定間隔パラメ
ータはゼロに設定される。また、決定ステップ112がノ
ーである場合、すなわち有効な視線（LOS）速度θ′デ
ータが得られない場合にはリセットされて動作は終了
（118）する。
上記の式［15］により得られるσRPTは、最小および
最大距離全体を計算する距離不確定誤差範囲の計算式に
使用される。
RPT(min)＝RPTa(min)−Ｋ・σRPT ［16］ RPT(max)＝RPTa(max)−Ｋ・σRPT ［17］ ここで、“データなし”の場合に関する目標距離パラ
メータに対するプラットフォームの最少および最大距離
パラメータRPT(min)およびRPT(max)は加速モテルルーチ
ン14によって与えられ、Ｋは計算に使用された標準偏差
σの数に関する確定の所望のレベルに関係した数値（通
常３）である。
視線に垂直方向の速度および距離成分（垂直方向速度
の積分）におけるプラットフォームエラーは、対応した
目標設定誘導成分に比べると僅かであり、したがって第
８図の計算において無視されることに留意すべきであ
る。第８図のフローチャートは、単に計算が測定エラー
を算出するために行われる方法を示すに過ぎないことに
も留意すべきである。限定された構造はいずれも内蔵さ
れたシステムに依存するものである。
本発明は、ここでは出願の説明のために特定の実施例
を参照して記載されている。当業者は本発明の技術的距
離内の付加的な修正、適用および実施例を認識するであ
ろう。このような適用、修正および実施例は、全て添付
された請求の範囲の各請求項によってカバーされるもの
である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに直交する３つの座標軸を有する座標
    系を基準とする慣性空間中における目標の位置および速
    度を決定する方法において、 （ａ）目標を追跡して慣性空間中の座標軸を基準とする
    ３つの直交する速度成分を生成するステップと、 （ｂ）直交する３つの速度成分の二乗の和の平方根を生
    成することによって慣性空間の基準座標中の目標のスカ
    ラ速度VTを計算するステップと、 （ｃ）追跡データが利用できる場合には、前記直交する
    速度成分の中の視線に沿った速度成分とスカラ速度VTと
    の比のアークコサインとしてプラットフォームと目標と
    を結ぶ視線に対する目標の速度ベクトルの方向の角度で
    あるアスペクト角度βcueを計算するステップと、 （ｄ）追跡データが利用できない場合には、追跡データ
    が利用できなくなる前に得られたスカラ速度VTおよび前
    に得られた目標のアスペクト角度値を用いてスカラ速度
    VTおよびアスペクト角度を推定し、この推定により得ら
    れたスカラ速度VTおよびアスペクト角度を視線に対して
    垂直方向の目標の生じ得る最大加速度能力aT(max)と組
    合わせて使用することによって目標のアスペクト角度の
    不確定領域を生成して実際の目標の操縦による運動の影
    響を評価するステップを含むことを特徴とする慣性空間
    中のレーダにおける目標の位置および速度の決定方法。
  2. 【請求項２】追跡データが利用できない場合に実際の目
    標の運動を評価する前記ステップは、 （ｅ）前記プラットフォームと目標との間の距離のプラ
    ットフォームに対する変化率RPT′の測定を行い、 （ｆ）視線に沿ったプラットフォームの速度VPXAに前記
    距離変化率RPT′を加算することによって前記視線に沿
    った目標の新しい速度成分VTXAを計算し、 （ｇ）目標のスカラ速度VTに対する前記視線に沿った目
    標の新しい速度成分VTXAの比のアークコサインに等しい
    目標のアスペクト角度βcueによって新しいアスペクト
    角度を計算するステップを含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記基準座標系はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有
    し、追跡データが利用できない場合に実際の目標設定を
    評価する前記ステップは、 （ｅ）プラットフォームと目標とを結ぶ視線の時間と共
    に変化する相対角度θの変化率θ′の測定を行って、角
    度の変化率の方位角成分θAZ′および上下角成分θEL′
    を生成し、 （ｆ）プラットフォームと目標との間の視線に沿った距
    離RPTの評価値とプラットフォームと目標を結ぶ視線の
    角度の変化率の方位角成分θAZ′とを乗算し、その乗算
    した積に前記基準座標のＹ軸に沿ったプラットフォーム
    の速度値VPYAを加算することによって前記Ｙ軸に沿った
    前記目標の新しい速度成分VTYAを計算し、 （ｇ）プラットフォームと目標との間の視線に沿った距
    離RPTの評価値とプラットフォームと目標を結ぶ視線の
    角度の変化率の上下角成分θEL′とを乗算し、その乗算
    した積に前記基準座標のＺ軸に沿ったプラットフォーム
    の速度値VPZAを加算することによって前記Ｚ軸に沿った
    前記目標の新しい速度成分VTZAを計算し、 （ｈ）前記基準座標のＹ軸およびＺ軸に沿った前記新し
    い速度成分VTYAおよびVPZAの各二乗の和の平方根を得る
    ことによって目標の視線に対して垂直方向の速度VTCを
    計算し、 （ｉ）前記目標のスカラ速度VTに対する前記目標の視線
    に対して垂直方向の速度VTCの比のアークサインに等し
    い新しいアスペクト角度βcueを計算するステップを含
    む請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】追跡データが利用できない場合に実際の目
    標の運動を評価する前記ステップは、 （ｊ）視線に沿ったプラットフォームと目標との間の距
    離のプラットフォームに対する距離の変化率RPT′の測
    定を行い、 （ｋ）視線に沿ったプラットフォームの速度VPXAに距離
    変化率RPT′を加算することによって視線に沿った目標
    の新しい速度成分VTXAを計算し、 （ｌ）目標の視線に沿った新しい速度成分VTXAと視線に
    垂直な方向の速度成分VTCとの二乗の和の平方根を得る
    ことによって新しいスカラ速度VTを計算し、 （ｍ）前記目標の新しいスカラ速度VTに対する視線に沿
    った目標の新しい速度成分VTXAの比のアークコサインに
    等しい新しいアスペクト角度βcueを計算するステップ
    を含む請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】互いに直交する３つの座標軸を有する座標
    系を基準とする慣性空間中における目標の位置および速
    度を決定するシステムにおいて、 目標を追跡して慣性空間における座標軸を基準とする３
    つの直交する速度成分を生成する手段と、 直交する３つの速度成分の二乗の和の平方根を生成する
    ことによって慣性空間の基準座標系における目標のスカ
    ラ速度VTを計算する手段と、 追跡データが利用できる場合、前記直交する速度成分の
    中の視線に沿った速度成分とスカラ速度VTとの比のアー
    クコサインとしてプラットフォームと目標とを結ぶ視線
    に対する目標の速度ベクトルの方向の角度であるアスペ
    クト角度βcueを計算する手段と、 追跡データが利用できない場合、追跡データが利用でき
    なくなる前に得られたスカラ速度VTおよび前に得られた
    目標のアスペクト角度値を用いてスカラ速度VTおよびア
    スペクト角度を推定し、この推定により得られたスカラ
    速度およびアスペクト角度を視線に対して垂直方向の目
    標の生じ得る最大加速度能力aT(max)と組合わせて使用
    することによって目標のアスペクト角度の不確定領域を
    生成して実際の目標の操縦による運動の影響を評価する
    手段とを具備していることを特徴とする慣性空間中のレ
    ーダにおける目標の位置および速度決定システム。
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